(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の吐出圧が作用する円筒状の密閉容器内に収容され、該密閉容器に被固定部材を回り止め固定するための係止構造を備えた密閉型流体機械であって、
前記係止構造は、前記密閉容器の前記被固定部材の存する位置に設けた貫通孔に介在部材を挿入し、該介在部材の上からの肉盛り溶接によって前記貫通孔を塞ぐとともに、前記介在部材が前記被固定部材を押圧、係止してなり、
前記介在部材は少なくとも前記被固定部材との接触部が凸曲面をなすことを特徴とする密閉型流体機械。
【請求項２】
前記介在部材は両端面が凸曲面となる円柱形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の密閉型流体機械。
【請求項３】
前記介在部材は球形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の密閉型流体機械。
【請求項４】
前記介在部材は、前記密閉容器の板厚の１／２倍以上、２倍以下の直径を有することを特徴とする請求項２または３に記載の密閉型流体機械。
【請求項５】
前記係止構造は、前記被固定部材の外周面の前記貫通孔に向き合う位置に形成される係止穴を備え、前記介在部材は、前記係止穴よりも拡開された割りを有する割ピンであって、該割りをかしめることにより前記貫通孔及び前記係止穴に該割りピンを挿入し、前記割ピンの上からの肉盛り溶接によって前記貫通孔を塞ぐとともに、前記割ピンが前記被固定部材を係止してなることを特徴とする請求項１に記載の密閉型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適な密閉型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の密閉型流体機械、例えば密閉型スクロール圧縮機は、冷媒の吐出圧が作用する密閉容器を備え、密閉容器内には冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行うスクロールユニットと、スクロールユニットと回転軸で連結される電動モータと、回転軸の上端側を支持する主軸フレームなどが収容され、これら被固定部材をいわゆるタック溶接（鋲溶接）によって密閉容器に固定して回り止めを防止する係止構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２６２４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記各従来技術の係止構造では、タック溶接に伴って溶接材が上記被固定部材に食い込んで被固定部材を押圧、係止するため、溶接材から被固定部材に直接伝達される溶接熱により被固定部材が変形することによって圧縮機の圧縮効率が低下し、ひいては圧縮機の信頼製を損なうとの問題がある。
また、溶接材によって密閉容器に形成される貫通孔の閉塞と、被固定部材の係止との両方を行うために、溶接材の使用量が多くなって溶接時の電力量が多くなり、圧縮機の製造コストが増大するとの問題もある。
【０００４】
更には、溶接材の使用量が多くなって溶接部の容積が増大することにより、溶接部内にいわゆる巣などの欠陥を伴う溶接不良が発生し、係止構造の強度が低下したり、或いは欠陥を介して貫通孔から冷媒が漏洩することによって圧縮機の圧縮効率が低下し、ひいては圧縮機の信頼製を損なうおそれもある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その製造コストを低減しつつ信頼性を向上することができる密閉型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の密閉型流体機械は、冷媒の吐出圧が作用する円筒状の密閉容器内に収容され、密閉容器に被固定部材を回り止め固定するための係止構造を備えた密閉型流体機械であって、係止構造は、密閉容器の被固定部材の存する位置に設けた貫通孔に介在部材を挿入し、介在部材の上からの肉盛り溶接によって貫通孔を塞ぐとともに、介在部材が被固定部材を押圧、係止してなり、介在部材は少なくとも被固定部材との接触部が凸曲面をなすことを特徴としている。
【０００６】
更に、請求項２記載の発明では、請求項１において、介在部材は両端面が凸曲面となる円柱形状をなすことを特徴としている。
更にまた、請求項３記載の発明では、請求項１において、介在部材は球形状をなすことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項４記載の発明では、請求項２または３において、介在部材は、密閉容器の板厚の１／２倍以上、２倍以下の直径を有することを特徴としている。
更に、請求項５記載の発明では、請求項１において、係止構造は、被固定部材の外周面の貫通孔に向き合う位置に形成される係止穴を備え、介在部材は、係止穴よりも拡開された割りを有する割ピンであって、割りをかしめることにより貫通孔及び係止穴に割ピンを挿入し、割ピンの上からの肉盛り溶接によって貫通孔を塞ぐとともに、割ピンが被固定部材を係止してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の本発明の密閉型流体機械によれば、被固定部材を回り止め固定するための係止構造は、密閉容器の被固定部材の存する位置に設けた貫通孔に介在部材を挿入し、介在部材の上からの肉盛り溶接によって貫通孔を塞ぐとともに、介在部材が被固定部材を押圧、係止してなることにより、溶接材のみによって被固定部材を密閉容器に固定する場合に比して、被固定部材に伝達される溶接熱を低減できるため、被固定部材の溶接熱による変形を防止することができ、ひいては密閉型流体機械の効率低下を防止することができる。
【０００９】
しかも、溶接材のみによって被固定部材を密閉容器に固定する場合に比して、溶接材の使用量を低減することができ、ひいては溶接時の電力量を低減することができる。
更には、溶接材の使用量を低減できることにより、溶接部の容積を低減できるため、溶接部内にいわゆる巣などの欠陥が生じるといった溶接不良を抑制することができる。これにより、係止構造の信頼性を向上することができ、また、冷媒の吐出圧が作用して高圧となる密閉容器において貫通孔からの冷媒漏洩を確実に防止することができるため、密閉型流体機械の製造コストを低減しつつ、その信頼性を向上することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、介在部材は、少なくとも被固定部材との接触部が凸曲面をなすことにより、接触部が平坦面である場合に比して、被固定部材に伝達される溶接熱を低減できるため、被固定部材の変形を更に確実に防止することができる。
しかも、接触部が平坦面である場合に比して、接触部の被固定部材に対する押圧力、及び係止力を増大させることもできるため、係止構造、ひいては密閉型流体機械の信頼性を更に向上することができる。
【００１１】
更に、請求項２記載の発明によれば、介在部材はその両端面が凸曲面となる円柱形状をなすことにより、溶接部と介在部材との接触部が平坦面である場合に比して、その接触面積を大きくすることができ、溶接の強度を高めることができるため、密閉型流体機械の信頼性をより一層向上することができる。
更にまた、請求項３記載の発明によれば、介在部材が球形状をなすことにより、介在部材の挿入孔に対する挿入に際し、介在部材の挿入方向などを気にしなくても良いため、係止構造の形成に係る作業の作業性が向上する。
【００１２】
しかも、介在部材が単純な球形状とすることにより、介在部材を比較的安価に生産、調達することができるため、これらにより、密閉型流体機械の製造コストを更に低減することができる。
また、請求項４記載の発明によれば、介在部材を密閉容器の板厚の１／２倍以上、２倍以下の直径を有する所定の大きさに形成することにより、介在部材にて溶接熱の吸収を充分に行うことができるとともに、係止構造の強度確保が可能となるため、密閉型流体機械の信頼性を更に向上することができる。
【００１３】
更に、請求項５記載の発明によれば、係止構造は、被固定部材の外周面の貫通孔に向き合う位置に形成される係止穴を備え、介在部材は、係止穴よりも拡開された割りを有する割ピンであって、割りをかしめることにより貫通孔及び係止穴に割ピンを挿入し、割ピンの上からの肉盛り溶接によって貫通孔を塞ぐとともに、割ピンが被固定部材を係止してなる。これにより、被固定部材に対する係止力を更に増大させることもできるため、被固定部材を密閉容器に対して更に強固に固定することができ、係止構造、ひいては密閉型流体機械の信頼性を更に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る密閉型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示しており、この圧縮機１は冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
【００１５】
圧縮機１はハウジング（密閉容器）２を備え、ハウジング２の円筒胴部をなすセンターシェル４は、鉄系材料から形成され、その上側及び下側がトップシェル６及びボトムシェル８によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル４の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル４には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管１０が接続され、トップシェル６の適宜位置には、ハウジング２内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管１２が接続されている。
【００１６】
センターシェル４には、上から順にスクロールユニット１４、電動モータ１６、ポンプユニット１８が収容され、電動モータ１６内には回転軸２０が配置されており、回転軸２０は電動モータ１６への通電によって駆動される。
スクロールユニット１４は、可動スクロール２２及び固定スクロール２４から構成され、各スクロール２２，２４が互いに協働し、吸入管１０から冷媒を吸入して圧縮室を形成する。圧縮室は、固定スクロール２４に対する可動スクロール２２の公転旋回運動により、スクロールユニット１４の中心に向けて移動しながらその容積が減少される。
【００１７】
一方、電動モータ１６は、円筒状の固定子２６と固定子２６の内側に配置される回転子２８とから構成され、回転子２８は固定子２６と所定の空隙を有して回転軸２０と一体に回転される。
回転子２８は、その外周面に磁性材料である珪素鋼板などが積層されて形成されるとともに、内部に隣り合う磁極を互いに逆極性とする永久磁石が埋設されている。一方、固定子２６は、電動モータ１６への通電によって回転子２８の永久磁石に作用する磁界を生じる固定子巻線が巻回されている。
【００１８】
一方、ポンプユニット１８はトロコイド式などのギヤポンプを構成しており、ボトムシェル８の内側に形成された貯油室３０の潤滑油を吸引して回転軸２０内を軸線方向に穿孔して形成される給油路３２を上昇させ、回転軸２０の上端からスクロールユニット１４や軸受等に供給している。
そして、回転軸２０は、その上端がスクロールユニット１４と電動モータ１６との間に設けられた主軸フレーム３４に支持されてスクロールユニット１４に連結されるとともに、その下端が電動モータ１６とポンプユニット１８との間に設けられた副軸フレーム３６に支持されてポンプユニット１８に連結されており、電動モータ１６、ひいては回転軸２０が駆動されることにより、これらユニット１４，１８も駆動される。
【００１９】
上述した圧縮機１によれば、回転軸２０の回転に伴って可動スクロール２２が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管１０を介してスクロールユニット１４に吸入された冷媒をスクロールユニット１４の内方に向けて移動させながら圧縮した後にハウジング２内に吐出し、ハウジング２を循環した後に吐出管１２を介して圧縮機１外へ送出される。
【００２０】
ところで、固定スクロール２４、主軸フレーム３４、固定子２６、副軸フレーム３６は、センターシェル４の内側に焼き嵌め、或いは圧入固定されている。更に、このようなセンターシェル４に対する被固定部材３８は、例えば図１中のセンターシェル４の固定子２６の存する位置に示されるような係止構造４０により、センターシェル４に対する複数の回り止め措置が施されている。
【００２１】
図２は係止構造４０を拡大した縦断面図を示しており、当該係止構造４０は、センターシェル４に設けた貫通孔４２に鋼球４４を挿入し、鋼球４４の上から肉盛り溶接をすることにより、形成された溶接部４６によって貫通孔４４を塞ぐとともに、鋼球４４を被固定部材３８に押圧、係止している。
鋼球４４は、例えばＳＵＪなどの軸受け鋼から形成され、その直径Ｄがセンターシェルの板厚ｔの１／２倍以上、２倍以下となるように形成することが好ましい。また、鋼球４４は熱処理品でなくても良く、いわゆる鉄系材料の生材によって形成しても良い。
【００２２】
一方、貫通孔４２は、鋼球４４が挿入可能な範囲で直径Ｄとほぼ同径を有しており、センターシェル４の製造段階にて被固定部材３８が収容される位置に予め穿孔するか、或いは、被固定部材３８の組み付け段階にてセンターシェル４に被固定部材３８を挿入し、被固定部材３８を固定した状態でドリルなどで穿孔される。
以上のように、本実施形態では、係止構造４０において、いわゆるプラグ溶接（栓溶接）が施され、その溶接熱により鋼球４４自体は若干溶融する場合があるものの、溶接熱は基本的には鋼球４４において吸収され、被固定部材３８に伝達されないようになっている。これにより、溶接材のみによって被固定部材３８をセンターシェル４に固定する場合に比して、被固定部材３８に伝達される溶接熱を低減できるため、被固定部材３８の溶接熱による変形を防止することができ、ひいては圧縮機１の圧縮効率の低下を防止することができる。
【００２３】
しかも、溶接材のみによって被固定部材３８をセンターシェル４に固定する場合に比して、溶接材の使用量を低減することができ、ひいては溶接時の電力量を低減することができる。
更には、溶接材の使用量を低減できることにより、溶接部４６の容積を低減できるため、溶接部４６内にいわゆる巣などの欠陥が生じるといった溶接不良を抑制することができる。これにより、係止構造４０の信頼性を向上することができ、また、冷媒の吐出圧が作用して高圧となるセンターシェル４において貫通孔４２からの冷媒漏洩を確実に防止することができるため、圧縮機１の製造コストを低減しつつ、その信頼性を向上することができる。
【００２４】
また、溶接部４６と被固定部材３８との間の介在部材が鋼球４４であることにより、その挿入孔４２への挿入に際し、挿入方向などを気にしなくても良いため、係止構造４０の形成に係る作業の作業性を向上することができる。
しかも、介在部材をこのような単純な球形状とすることにより、介在部材を比較的安価に生産、調達することができるため、これらにより、圧縮機１の製造コストを更に低減することができる。
【００２５】
更に、鋼球４４がセンターシェル４の板厚ｔの１／２倍以上、２倍以下の直径Ｄとなる所定の大きさに形成することにより、鋼球４４にて溶接熱の吸収を充分に行うことができるともに、係止構造４０の強度確保が可能になることが発明者の実験により判明しており、これにより、圧縮機１の信頼性を更に向上することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００２６】
例えば、上記実施形態では、鋼球４４を貫通孔４２に挿入し、その上から肉盛溶接しているが、このような介在部材は鋼球４４のような球形状に限らず、少なくとも被固定部材３８との接触部が凸曲面をなしていれば良い。
具体的には、図３に示されるように、介在部材を被固定部材３８との接触部が凸曲面４８をなす鉄形材料からなる円柱部材５０としても良く、この場合には、上記接触部が平坦面である場合に比して被固定部材３８に伝達される溶接熱を低減できるため、被固定部材３８の変形を防止することができる。
【００２７】
しかも、接触部が平坦面である場合に比して、接触部の被固定部材３８に対する押圧力、及び係止力を増大させることもできるため、係止構造４０、ひいては圧縮機１の信頼性を向上することもできる。
一方、図４に示されるように、介在部材をその両端面が凸曲面４８，５２となる鉄形材料からなる円柱部材５４としても良く、この場合には、溶接部４６と介在部材との接触部が平坦面である場合に比して、その接触面積を大きくすることができ、溶接の強度を高めることができるため、圧縮機１の信頼性を更に向上することができる。
【００２８】
更に、図５に示されるように、介在部材を鉄系材料からなる割りピン５６とし、被固定部材３８の外周面３８ａの貫通孔４２に向き合う位置に係止穴５８を形成し、貫通孔４２及び係止穴５８に割りピン５６を挿入することによって係止構造４０を構成しても良い。
割りピン５６には、少なくとも係止穴５８の直径Ｄよりも拡開された一つまたは複数の割り６０が形成されており、割り６０をかしめて貫通孔４２及び係止穴５８に挿入することで、被固定部材３８のセンターシェル４に対する係止力を高めることができるため、被固定部材３８をセンターシェル４に対して更に強固に固定することができ、係止構造４０、ひいては圧縮機１の信頼性を更に向上することができる。
【００２９】
更にまた、介在部材を鋼球４４や円柱部材５０，５４とする場合でも、上述した係止穴５８を形成するようにしても良く、この場合にも、被固定部材３８をセンターシェル４に対して更に強固に固定することができる。
また、上記実施形態及び各変形例では、被固定部材３８を固定子１６として説明しているが、これに限らず、被固定部材３８を固定スクロール２４、主軸フレーム３４、副軸フレーム３６としても同様の効果を得ることができるのは勿論である。
【００３０】
最後に、上記実施形態及び各変形例では、密閉型流体機械の一例として密閉型スクロール圧縮機１について説明しているが、これに限らず、密閉型の他の圧縮方式の圧縮機や膨張機に本発明を適用することができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の係止構造を拡大して示した図である。
【図３】図１の係止構造の変形例を示した図である。
【図４】図１の係止構造の別の変形例を示した図である。
【図５】図１の係止構造の別の変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  密閉型スクロール圧縮機（密閉型流体機械）
２  ハウジング（密閉容器）
３８  被固定部材
３８ａ  外周面
４０  係止構造
４２  貫通孔
４４  鋼球（介在部材）
４８  凸曲面
５０  円柱部材（介在部材）
５２  凸曲面
５４  円柱部材（介在部材）
５６  割りピン（介在部材）
５８  係止穴
６０  割り
【図１】
0005180764.tif 000002
【図２】
0005180764.tif 000003
【図３】
0005180764.tif 000004
【図４】
0005180764.tif 000005
【図５】
0005180764.tif 000006